塑料模具课程设计说明书.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除 塑料模具设计课程说明书设计题目 塑料模设计机械工程院（系）材料成型专业班级 材料 0903学号09432322151608设计人周俊指导教师 肖鹏完成日期2012年4月21日一、题目设计题目一般为设计一个较简单的注塑模具，制件结构不要求复杂，但至少具备以下三个内容之一：三板模、有三维曲面、一模多腔。具体题目由题库中抽取，由学生完成实测、建模后，将图纸缩小后插入下面位置：二、材料和精度要求：材料一般为PE、PP、ABS、PVC、PS等常用热塑性塑料，尺寸精度一般要求配合尺寸达MT3，其它尺寸MT5，表面粗糙度一般不透明件外表Ra0.8，透明件内外均为Ra0.4。对具体题目的要求，由学生在实测和绘图过程中确定，经指导老师认可后，在塑件图纸上明确表达出来。塑件图纸要由指导老师审核签字。三、生产纲领：2万件/年 10万件/年 30万件/年 50万件/年四、要求完成的内容：每个学生应完成以下工作量：1、 使用计算机绘制产品图纸一张，要求有三维立体图和足够的投影视图。2、 完整的模具装配图一张（A1）。3、 模具三维爆炸图一张。4、 二维模具工作图一套。5、 全套模具零件图（包括所有非标准件、及有加工要求的标准件）一套。6、 塑件生产工艺卡一张。7、 典型零件（一般为型腔或型芯、滑块、镶块等）的加工工艺规程一套（可选）。8、 典型零件的数控加工程序一套（可选）。9、 设计说明书一份。 目录一、塑料成型工艺分析 6 1、塑件的分析 6 2、ABS工程材料塑料的性能分析 6 3、ABS的注射成型过程及工艺参数 8二. 拟定模具的结构形式和初选注射机8 1、分型面位置的确定 9 2、型腔数量和排位方式的确定 9 3、注射机型号的确定 9三、浇注系统的设计 11 1、主流道的设计 11 2、分流道的设计 12 3、浇口设计 13 4、校核主流道的剪切速率 14 5、冷料穴的设计及计算 14 四、成型零件的结构设计及计算 151、成型零件的结构设计 152、成型零件钢材的选用 153、成型零件工作尺寸的计算 154、成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 17五、脱模推出机构的设计 171、脱模力的计算 182、推出方式的确定 18六、模架的确定 191、各模板尺寸的确定 192、模架各尺寸的校核 19七、排气槽的设计 19八、冷却系统的设计 201、冷却介质 202、冷却系统的简单计算 20九、导向与定位结构的设计21 十、附录.21十一、模具设计感言.22此文档仅供学习与交流1.1支承座注射模设计本课程设计为一支承座，如图1-1所示。塑件结构比较简单，塑件质量要求是不允许有裂纹、变形缺陷，脱模斜度30-1；材料要求为ABS，生产批量为大批量，塑件公差按模具设计要求进行转换。1.1.1塑件成型工艺性分析1. 塑件的分析(1) 外形尺寸 该塑件壁厚为1mm，塑件外形尺寸一般，塑料熔体流程不太长，塑件材料为热塑性塑料，流动性较好，适合于注射成型。(2) 精度等级 塑件每个尺寸的公差不一样，任务书已给定尺寸公差，未注公差的尺寸取公差为MT5。(3) 脱模斜度 ABS的成型性能良好，成型收缩率较小，参考文献（1）表选择塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为1。2. ABS工程材料的性能分析ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。ABS是一种综合性能十分良好的树脂，无毒，微黄色，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%-0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%-0.4%，而且绝少出现塑后收缩。ABS具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽。干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为8090下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。 熔化温度：210280；建议温度：245。 模具温度：2570。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。 注射压力：5001000bar。 注射速度：中高速度。3. ABS的注射成型过程及工艺参数1) 注射成型过程(1) 成型前的准备。干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为8090下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。 熔化温度：210280；建议温度：245。 模具温度：2570。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。 注射压力：5001000bar。 注射速度：中高速度。表1-1 ABS的性能参数密 度(g/ )1.031.07计算收缩率 (%)：0.30.8吸水率(%)：0.20.4熔点（）：130160热变形温度（）：90108拉伸弹性模量（Mpa）：1.8硬度（HB）：11体积电阻率 ：9.7击穿电压（KV/mm）：6.9（2）注射过程。塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具的型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。2）注射工艺参数注射机：螺杆式，螺杆转速为48r/min预热温度()： 80-85 时间()： 23料筒温度（）：前段180-200中段165-180后段150-170喷嘴温度（）：170-180模具温度()：50-80注射压力（MPa）： 60-100成型时间（s）：注射时间20-90高压时间0-5冷却时间20-120总周期50-220112制定模具的结构形式和初选注射机1分型面位置的确定 通过对塑件的结构形式的分析，分型面应选在支承座的截面积最大且利于开模取出塑件的底面上，其位置如图1-2所示。2. 型腔的数量和排位方式的确定（1）型腔数量的确定 由于该塑件的精度要求不高，尺寸也较小，并且为大批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的关系，以及制造费用和各种成本费用等因素，初步制定为一模两腔形式。（2）型腔排列形式的确定 由于该模具选择的是一模两腔，其型腔中心距地确定见图1-3及其说明，故流道采用I形对称排列，使型腔进料平衡。如图1-3所示。图1-2 分型面的选择 图1-3 型腔数量的排列布置（3）模具的结构形式的初步确定 由上分析，该模具的设计为一模二腔，对称H型直线排列，根据塑件结构形状，推出机构初选推板推出或推杆推出。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，侧浇口，且开设在分型面上，这样，动模部分需要添加型芯固定板、支撑板或推件板。综上分析可确定采用大水口的单分型面注射模。3.注射机型号的确定1）注射量的计算塑件体积为：V塑=14.7408塑件质量：M塑=V塑=1.05x14.7408=15.47784g 公式中，可根据参考文献2表9-6取1.05g/2) 浇注系统凝料体积的初步估算由于浇注系统的凝料在设计之前不能去定准确的数值，但是可根据经验按照塑件体积的0.2倍到1倍来估算。由于本次设计采用的流道简单，浇注系统的凝料按塑件体积的0.6倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和2个塑件体积之和）为V总=1.6n V塑=1.6x2x14.7408= 47.17056847.173) 选择注射机 根据以上的计算得出在一次注射过程中注入模具型腔的塑料的总体积为99.06，由参考文献1式（4-18）V公= V总/0.8=47.17/0.8=58.9625。根据以上的计算，初步选择公称注射量为60,注射机型号为SZ-125/900卧室注射机，其图片见图1-5以及主要技术参数见表1-2。理论注射量/125拉杆内向距/mm260x360螺杆柱塞直径/mm42移模行程/mm300注射压力/MPa150最大模具厚度/mm300注射时间/s1.8最小模具厚度/mm200塑化能力/g.s-116.8锁模形式双曲肘螺杆转速/r10140模具定位孔直径/mm100锁模力900喷嘴球半径/mm12喷嘴孔直径/mm4表1-2 注射机主要技术参数4）注射机的相关参数的校核e（1）注射压力校核。 查参考文献3 表2-1可知，=48.3810该制件属于薄壁件，ABS所需注射压力为80-110Mpa，所以即使选用P0=110MPa，该注射机的公称注射压力P公=150MPa，注射压力的安全系数K1=1.251.4,这里我们取K1=1.3，则：K1p0=1.3X110=143。所以，注射机注射压力合格。（2）锁模力的校核塑件在分型面上的投影面积A塑=114x38=4332浇注系统再分型面上的投影面积A浇，A浇是每个塑件再分型面上的投影面积A塑的0.20.5倍，本例中的流道较简单。所以选择分流道凝料投影面积可适当取，这里选取A浇=0.3A塑 。塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积为A总=N(A塑+A浇)=N（A塑+0.3A塑）=2X1.3A塑=2X1.3X4332=11263.2模具型腔内的胀型力F胀，则F胀=A总P模=11263.2X50=563.16KN上式中，P模是型腔的平均计算压力值，P模通常取注射压力的20%40%，所以大致范围在30Mpa60Mpa，因为材质是ABS，根据其黏度和制品的精度要求，我们选择P模为50MPA。由表1-2可知该注射机的公称锁模力为F锁=563.16KN，锁模力安全系数为K2=1.11.2,这里选择K2XF胀=1.2XF胀=1.2X563.16=675.792F锁 。113 浇注系统的设计 1主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，形状一般为圆锥形，便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。由于主流道和高温塑料熔体以及注射机喷嘴反复接触，故再设计时常设计为可拆卸更换的浇口套。1） 主流道尺寸（1） 主流道的长度 一般由模具结构确定，对于小型模具L应尽量小于60mm，本次设计初取50mm进行计算。（2） 主流道小端直径 d=注射机喷嘴尺寸+（0.5-1）mm=4.5mm（3） 主流道大端直径 D=d+L主tan（a/2）=8，其中式中a选取4。（4） 主流道球面半径SR=注射机喷嘴球头半径+（1-2）mm=15+2=17mm。（5） 球面的配合高度 h=3mm。2） 主流道的凝料体积V主=L主（主+主+R主r主）/3=50x(+4x2.25)x3.14/3=1573.33) 主流道当量半径 Rn=3.125mm3） 主流道浇口套的形式主流道衬套是标准件可选购，主流道小端口入口与注射机喷嘴反复接触，易磨损，故对材料要求比较高，故一般将主流道衬套与定位圈分开设计，便于拆卸更换。材料选用优质钢材单独加工并进行热处理。故浇口套选用碳素钢T10A，并热处理淬火表面硬度为50HRC-55HRC。形式如下图1-6所示。图1-62分流道设计1）分流道的布置形式为了减少再流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低以及减少分流道的容积和压力平衡，采用平衡式分流道。如图1-7所示。2）分流道的长度根据两个型腔的结构设计，分流道长度适中,选取L分=233mm，经过剪切速率校核，符合要求。 3）分流道的当量直径 由于该塑件的壁厚在10，所以视为薄壁塑件，其脱模力为 FC=3501.25N其中：K1=47.89 K2=1+f=1.008 为脱模斜度，为1a=114 b=38（2）10型芯脱模力 =r/t=10所以是薄壁件F=FC2=2069.72N四个2型芯的脱模力为 4 F=8278.89N(4) 总脱模力 F= F+ F+ F=3501.25+8278.89=11780.14N2.推出方式的确定1）采用推杆推出（1）推出面积 设8MM的圆推杆设置8根，那么推出面积为= =2X82=401.92mm(2)推杆推出应力 查表取许可应力=12MPa =29.31=12 故为不合格所以推出方式采用推板推出。2） 采用推板推出。（1） 推件板推出面积 A板=AxB-axb=118x174-114x38=16200mm2(2) 推出应力 =0.727MPa1.66 m/s.6）求冷却管壁与水交界面的膜转热系数h因为平均水温为23.5，查书的f=0.782，则h=62533.72kj/（mhc）7)计算冷却水通道的导热总面积AA=0.0034m8）计算模具冷却水管的总长度L L=0.0034/3.14x0.006=0.180mm9）冷却水路的根数，设每条水路长度为200mm，则冷却水路的根数为X=180/200=0.9根有上述可知，一条冷却水道足够满足冷却。1.1.9导向和定位结构的设计 注射模的导向机构用于动、定模之间的开合导向和脱模机构的运动想到。按作用分为外定位和模内定位。模外定位通过定位圈和注射机相